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Wi-Fi 的誕生歷程

鮮棗課堂 2023/7/1 13:47:11 責(zé)編：夢(mèng)澤

評(píng)論：

原文標(biāo)題：《今天是世界 Wi-Fi 日！》

很多人都不知道，每年的 6 月 20 日其實(shí)是世界 Wi-Fi 日：

Wi-Fi 的誕生歷程

這個(gè)特殊的紀(jì)念日，是由無(wú)線寬帶聯(lián)盟（Wireless Broadband Alliance）確定的，并得到了互聯(lián)城市咨詢委員會(huì) （CCAB）等組織的大力支持。

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無(wú)線寬帶聯(lián)盟，剛好今年 20 周年

之所以要設(shè)立世界 Wi-Fi 日，是為了鼓勵(lì)政府部門、運(yùn)營(yíng)商、服務(wù)提供商為世界各地的每個(gè)人提供互聯(lián)網(wǎng)連接，幫助彌合全球數(shù)字鴻溝。

大家也許并不知道，在網(wǎng)絡(luò)極為發(fā)達(dá)的今天，我們?nèi)蜻€有近 30 億人沒有接入互聯(lián)網(wǎng)，其中大多數(shù)來(lái)自發(fā)展中國(guó)家和貧困農(nóng)村地區(qū)。

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圖片來(lái)自聯(lián)合國(guó)兒童基金會(huì)

Wi-Fi 作為一項(xiàng)重要且普遍的通信技術(shù)，幫助很多人實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)接入。它是我們生活不可或缺的重要組成部分，也是推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的有力工具。

接下來(lái)，我們不妨回顧一下 Wi-Fi 的誕生歷程：

█ Wi-Fi 簡(jiǎn)史

1896 年，意大利人伽利爾摩?馬可尼實(shí)現(xiàn)了人類歷史上首次無(wú)線電通信。從此，人類打開了無(wú)線電世界的大門。

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伽利爾摩?馬可尼（1874-1937）

無(wú)線電報(bào)誕生后，極大地改善了人們的通信效率，也打破了通信距離的限制。

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正在“聽”電報(bào)的電報(bào)員

與無(wú)線電報(bào)業(yè)務(wù)同步發(fā)展的，還有無(wú)線電廣播業(yè)務(wù)。這是無(wú)線技術(shù)的又一個(gè)重要應(yīng)用。

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世界上第一個(gè)廣播電臺(tái)

隨著地球上的廣播和電臺(tái)數(shù)量不斷增加，無(wú)線干擾變得越來(lái)越嚴(yán)重。

在這種情況下，政府開始介入，對(duì)無(wú)線廣播進(jìn)行管制，嚴(yán)格限制無(wú)線電頻率的使用。

這就是頻譜授權(quán)制度的由來(lái)。

20 世紀(jì) 70 年代，蜂窩移動(dòng)通信開始興起，同樣沒有逃過(guò)頻譜授權(quán)制度。

當(dāng)時(shí)，在美國(guó)，負(fù)責(zé)對(duì)頻譜進(jìn)行管理授權(quán)的，是 FCC（美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)）。

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FCC 的標(biāo)志

進(jìn)入 80 年代后，隨著微電路和數(shù)字信號(hào)處理等技術(shù)的迅速發(fā)展，無(wú)線技術(shù)突飛猛進(jìn)，新的無(wú)線設(shè)備不斷被發(fā)明出來(lái)，新的移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)也不斷出現(xiàn)。但是，受限于頻譜授權(quán)制度，這些新設(shè)備新技術(shù)的研發(fā)受到嚴(yán)重制約。

這個(gè)時(shí)候，一位關(guān)鍵人物出現(xiàn)了 —— 他就是邁克爾?馬庫(kù)斯（Michael Marcus，后來(lái)被稱為“Wi-Fi 教父”）。

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馬庫(kù)斯當(dāng)時(shí)只是 FCC 的一名普通工程師。

有一天，他向他的領(lǐng)導(dǎo)提了一個(gè)建議：希望可以規(guī)定一些未授權(quán)頻譜，開放給行業(yè)使用，并適當(dāng)增加這些未授權(quán)頻譜設(shè)備的發(fā)射功率，使之可以覆蓋幾十到幾百米的范圍。如果這樣做，將有利于激勵(lì)科技企業(yè)做出更多的創(chuàng)新，帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益。

FCC 采納了他的建議，并向社會(huì)各界征求意見。不過(guò)，得到的是完全不負(fù)責(zé)任的反饋：

只要不占用我的頻段，隨便你們?cè)趺赐妫?/p>

是的，當(dāng)時(shí)頻段資源已經(jīng)被擠占得很嚴(yán)重了，誰(shuí)也不想把自己手上的頻段放出來(lái)。

最后，F(xiàn)CC 只能從僅有的空余頻段中釋放出三個(gè)不受歡迎的“垃圾頻段”。這些頻段，就是我們現(xiàn)在經(jīng)常提到的 ISM 頻段。

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這些頻段主要是開放給工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)三個(gè)領(lǐng)域使用，屬于 Free License（免費(fèi)授權(quán)），所以也稱為“非授權(quán)頻譜”。

在設(shè)備發(fā)射功率方面，F(xiàn)CC 規(guī)定這些新免授權(quán)頻段的設(shè)備發(fā)射功率可達(dá)到 1W。

誰(shuí)也沒有想到，就是這 1W，成就了今天的 Wi-Fi，藍(lán)牙，ZigBee 等各種短距離通信技術(shù)。

當(dāng)時(shí)，為了避免設(shè)備間干擾，F(xiàn)CC 要求這些新免授權(quán)頻段的產(chǎn)品使用擴(kuò)頻技術(shù)。

所謂擴(kuò)頻技術(shù)，就是傳輸信息所用的帶寬遠(yuǎn)大于信息本身帶寬，在發(fā)射端以擴(kuò)頻編碼進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制，在收端以相關(guān)解調(diào)技術(shù)收信息。擴(kuò)頻技術(shù)最早應(yīng)用軍事領(lǐng)域，具備高可靠性，高保密性而且不易受到干擾的特性。

FCC 新規(guī)推出之后，獲得了行業(yè)的廣泛歡迎。但是，就在大家埋頭發(fā)展的時(shí)候，新的問題出現(xiàn)了 ——

整個(gè)產(chǎn)業(yè)內(nèi)，沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

當(dāng)時(shí)很多無(wú)線產(chǎn)品設(shè)備商們，都是各自開發(fā)自己的專用設(shè)備，誰(shuí)也不鳥誰(shuí)，不同廠家之間的設(shè)備根本無(wú)法兼容。

1988 年，美國(guó) NCR 公司想利用未授權(quán)頻段來(lái)做無(wú)線收款機(jī)（NCR 是世界上最早做機(jī)械式和電動(dòng)收款機(jī)的一家公司，后來(lái)被 AT&T 收購(gòu)）。于是，就找來(lái)了他們研發(fā)部門的工程師 Victor Hayes，問他這事該怎么辦？

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Victor Hayes

Victor Hayes 非常有前瞻性，他認(rèn)為，必須先有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。然后，Victor Hayes 就聯(lián)合貝爾實(shí)驗(yàn)室的另一位工程師 Bruce Tuch 找到 IEEE，希望建立一套通用的未授權(quán)頻譜標(biāo)準(zhǔn)。

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IEEE，電氣和電子工程師協(xié)會(huì)

于是，90 年代初，IEEE 成立了著名的 802.11 工作組，由 Victor Hayes 擔(dān)任主席。

與此同時(shí)，1991 年，NCR 的工程團(tuán)隊(duì)和其合資伙伴 AT&T 在荷蘭 Neuwegein 開發(fā)出了 WaveLAN 技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)被認(rèn)為是 Wi-Fi 的雛形。

那么，是不是 NCR 就是 Wi-Fi 的發(fā)明人呢？并不是。

就在 NCR 在搗鼓 WaveLAN 的時(shí)候，澳洲政府的研究機(jī)構(gòu) CSIRO 也發(fā)明了一種無(wú)線網(wǎng)技術(shù)。具體的發(fā)明人，是悉尼大學(xué)的約翰?蘇利文（John O'Sullivan）和他的小組。

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Dr John O'Sullivan

1996 年，他們成功在美國(guó)申請(qǐng)了技術(shù)專利，專利號(hào)是 US Patent Number 5,487,069。（后來(lái)為了這個(gè)專利，還打了一場(chǎng)官司。）

1999 年，IEEE 官方定義 802.11 標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候，選擇并認(rèn)定了 CSIRO 發(fā)明的無(wú)線網(wǎng)技術(shù)是世界上最好的無(wú)線網(wǎng)技術(shù)，因此吸納為 Wi-Fi 的核心技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

終于，IEEE802.11 的標(biāo)準(zhǔn)版本：802.11b（工作于 2.4GHz 頻段）和 802.11a（工作于 5.8GHz 頻段），分別于 1999 年 12 月和 2000 年 1 月獲得批準(zhǔn)。

就在工作組忙于確定標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，Intersil、3Com、諾基亞、Aironet、Symbol 和朗訊這 6 家公司，共同組成了無(wú)線以太網(wǎng)路相容性聯(lián)盟（Wireless Ethernet Compatibility Alliance，縮寫為 WECA)。

WECA 成立的目的主要是對(duì)不同廠家的產(chǎn)品進(jìn)行兼容性認(rèn)證，實(shí)現(xiàn)不同廠家設(shè)備間的互操作性。

聯(lián)盟成立之后，為了便于市場(chǎng)推廣，大家商量打算換一個(gè)響亮的名字，例如“WECA 可兼容”、“IEEE802.11b 兼容”等。但是，這種滯澀的術(shù)語(yǔ)很難讓人們脫口而出。

為了這事，WECA 還專門咨詢了品牌專家，品牌專家給了他們很多建議，比如叫“FlankSpeed”，“DragonFly”等等。

最后，“Wi-Fi”這個(gè)名字勝出。

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之所以叫“Wi-Fi”，是因?yàn)樗犉饋?lái)有點(diǎn)像“HiFi”，這容易讓人聯(lián)想到不同廠家的 CD 播放器可以和任意功放設(shè)備相兼容。后來(lái)有人說(shuō)“Wi-Fi”是“wireless fidelity（無(wú)線保真）”的簡(jiǎn)稱，這其實(shí)只是后來(lái)人們?cè)O(shè)想的而已。

2002 年 10 月，WECA 正式改名為 Wi-Fi 聯(lián)盟（Wi-Fi Alliance)。

技術(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了，藝名也有了，現(xiàn)在該干啥？

抱大腿啊。

你的技術(shù)再好，也要有人愿意用啊，要有設(shè)備商能夠支持啊。

于是，Wi-Fi 聯(lián)盟里的朗訊公司找到了蘋果公司，希望他們的產(chǎn)品能引入 Wi-Fi。

蘋果很高傲，他們告訴朗訊：如果你們的無(wú)線適配器價(jià)格能夠降到 100 美元以下，我們就在筆記本里設(shè)計(jì)一個(gè) Wi-Fi 插槽。

朗訊同意了。

1999 年 7 月，蘋果在其推出的新一代 iBook 筆記本電腦中首次引入 Wi-Fi，不過(guò)并非標(biāo)配，只是一個(gè)可選項(xiàng)。

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喬布斯演示 iBook G3 的“無(wú)線”魔法，他將其命名為“AirPort”

但是，就是這個(gè)”可選項(xiàng)“，迅速引來(lái)了其它電腦廠家的跟風(fēng)。

不僅硬件廠商跟進(jìn)了 Wi-Fi，微軟的 Windows XP 操作系統(tǒng)也增加了對(duì) Wi-Fi 的支持（用戶無(wú)需安裝第三方驅(qū)動(dòng)或軟件，即可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線連接）。

自此，Wi-Fi 的使用范圍不斷擴(kuò)大，從個(gè)人到家庭，從家庭到公共場(chǎng)所，走進(jìn)了我們每一個(gè)人的生活。

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這個(gè)時(shí)候，IEEE802.11 工作組重新調(diào)整 IEEE802.11 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，推出了新的物理層標(biāo)準(zhǔn) IEEE802.11g。它使用更先進(jìn)的擴(kuò)頻技術(shù)，稱為正交頻分復(fù)用（OFDM）調(diào)制技術(shù)，其速率可在 2.4GHz 頻段上達(dá)到 54Mbps。

后來(lái)，又有了 802.11n、802.11ac、802.11ax 等。

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